Pesquisadores de química da Universidade de Bristol, elaboraram uma maneira de melhorar os dispositivos de armazenamento de energia chamados super capacitores, projetando uma nova classe de detergentes quimicamente relacionados aos laxantes.

Publicado na revista Nature Materials, o artigo explica por que esses detergentes, chamados líquidos iônicos, são melhores eletrólitos do que os materiais atuais e podem melhorar os super capacitores.

Atualmente, eletrólitos aquosos e orgânicos são usados, apesar disso, pesquisadores e fabricantes têm testado líquidos iônicos para melhorar o desempenho.

Embora os líquidos iônicos sejam sais, quando submetidos à temperatura ambiente, surpreendentemente, não são sólidos cristalinos – como o próprio nome sugere, eles são de fato líquidos.

Isso proporciona numerosas vantagens aos líquidos iônicos em relação aos eletrólitos convencionais, porque eles são estáveis, não inflamáveis ​​e, frequentemente, muito mais ecológicos.

Para explorar o excitante potencial oferecido pelos líquidos iônicos para tecnologias eletroquímicas emergentes, os autores projetaram um novo conjunto de eletrólitos líquidos iônicos semelhantes a detergentes altamente eficientes e explicaram como eles funcionam nas superfícies dos eletrodos.

Entender como eles operam ajudará a projetar dispositivos ainda mais eficientes para armazenar energia elétrica.

O professor Julian Eastoe, da Escola de Química da Universidade de Bristol, é co-autor do estudo. Ele disse: “Para fazer esta descoberta exigiu uma equipe de cientistas com um conjunto de habilidades muito diversificada, abrangendo síntese química, técnicas avançadas de estruturas, microscopia e elétrica, bem como métodos computacionais.

“Este trabalho demonstra o poder da pesquisa científica ‘sem fronteiras’, os grupos de diferentes nações contribuíram com seus próprios conhecimentos para tornar ‘o todo maior do que a soma das partes'”.

O co-autor, Xianwen Mao, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), acrescentou: “Nós projetamos uma nova classe de líquidos iônicos que podem armazenar energia de forma mais eficiente.

“Esses líquidos iônicos semelhantes a detergentes podem se auto-montar em estruturas de dupla camada tipo sanduíche nas superfícies dos eletrodos. E essa é a razão pela qual eles proporcionam melhor desempenho no armazenamento de energia”.

No entanto, esta distribuição pode ser controlada tornando os líquidos iônicos semelhantes a sabão, ou anfifílicos, de modo que as moléculas tenham agora domínios polares e não polares separados, exatamente como os detergentes comuns.

Esses eletrólitos semelhantes a sabão formam espontaneamente estruturas de dupla camada nas superfícies dos eletrodos, levando a capacidades de armazenamento de energia muito melhores. Os pesquisadores descobriram que a temperatura e a tensão aplicada também afetam o desempenho do armazenamento de energia.

Essa nova classe de eletrólitos pode ser adequada para operações desafiadoras, como perfuração de petróleo e exploração espacial, mas também podem abrir o caminho para super capacitores novos e aprimorados em carros híbridos.

Esses dispositivos são componentes essenciais em carros híbridos modernos e podem superar as baterias em termos de maior potência e melhor eficiência.

Em particular, durante a frenagem regenerativa, onde o trabalho mecânico é transformado em energia elétrica, que pode ser armazenada rapidamente em super capacitores prontos para serem liberados.

Isso reduz o consumo de energia e é muito mais ecológico. Usando os novos eletrólitos desenvolvidos neste estudo, futuros super capacitores podem até armazenar mais energia do que as baterias, potencialmente substituindo as baterias em aplicações como veículos elétricos, eletrônicos pessoais e instalações de armazenamento de energia em nível de rede.